路由器、二层交换机和三层交换机是常见的网络设备，常常协同工作。它们都可以转发数据，但在功能、工作层级以及应用场景上存在差异。
1. 工作层级
三者在OSI模型中的工作层级不同：
- 路由器：
工作在 网络层（第三层），基于IP地址进行数据包的转发，用于不同网络之间的通信。 - 二层交换机：
工作在 数据链路层（第二层），基于MAC地址转发数据帧，用于同一局域网中设备的互联。 - 三层交换机：
工作在 数据链路层（第二层）+ 网络层（第三层），结合了二层交换机的MAC地址转发和路由器的IP地址转发功能，主要用于局域网内的跨VLAN通信。
2. 主要功能对比
| 设备类型 | 工作层级 | 核心功能 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 路由器 | 网络层（第三层） | - 基于IP地址选择路径，连接不同网络。 - 提供NAT、防火墙、VPN等高级功能。 | 局域网与广域网的通信（如内网与互联网连接）。 |
| 二层交换机 | 数据链路层（第二层） | - 基于MAC地址转发数据帧。 - 提供VLAN划分，提高局域网性能。 | 局域网内设备的高速互联，如办公室电脑、打印机的连接。 |
| 三层交换机 | 数据链路层（第二层）+ 网络层（第三层） | - 结合二层交换和三层路由功能。 - 支持VLAN间路由和静态路由等简单的路由功能。 | 企业局域网中跨VLAN通信，高性能的局域网内部网络管理。 |
3. 数据转发依据
- 路由器：
根据目标 IP地址 转发数据包。 - 二层交换机：
根据目标 MAC地址 转发数据帧。 - 三层交换机：
在二层时，根据目标 MAC地址 转发数据帧；在三层时，根据目标 IP地址 进行路由。
4. 三者的连接对象
| 设备类型 | 连接对象 |
|---|---|
| 路由器 | 不同网络的连接，比如局域网与互联网之间的通信。 |
| 二层交换机 | 同一网络中的设备，比如电脑、打印机、服务器等。 |
| 三层交换机 | 同一网络中的设备（如二层交换机），并支持VLAN间通信。 |
5. 性能与智能程度
| 设备类型 | 性能 | 智能程度 |
|---|---|---|
| 路由器 | 较低：基于软件处理，速度较慢。 | 高：支持复杂的路由协议、防火墙、NAT等功能。 |
| 二层交换机 | 高：通过硬件芯片（ASIC）实现高速转发。 | 低：仅支持MAC地址学习和简单的VLAN划分。 |
| 三层交换机 | 很高：通过硬件完成路由和交换操作。 | 中：支持简单的路由协议（如静态路由、OSPF等），功能不及路由器复杂。 |
6. 常见使用场景
| 设备类型 | 典型场景 |
|---|---|
| 路由器 | 家庭网络中，用于连接宽带互联网；企业网络中，用于分部与总部的互联。 |
| 二层交换机 | 企业局域网中，用于连接电脑、打印机、服务器等设备，提供高速的局域网通信。 |
| 三层交换机 | 企业网络中，用于跨VLAN通信或在局域网内部实现简单的静态路由。 |
7. 路由器、二层交换机、三层交换机的示意图
- 互联网（广域网 - WAN）：
在网络的最上层，互联网作为广域网，通过路由器与局域网（LAN）相连。 - 路由器：
路由器位于局域网的最外层，负责将内网设备的数据包路由到互联网，同时处理从互联网发来的数据。 - 三层交换机：
位于局域网内部，三层交换机实现了二层的设备转发功能，同时支持三层的路由功能。可以连接多个VLAN（虚拟局域网），完成跨VLAN通信。
示例： 办公电脑和财务电脑分属不同的VLAN，需要通过三层交换机通信。 - 二层交换机：
二层交换机负责局域网内的设备互联。它根据MAC地址将数据转发给目标设备，适合高性能的局域网通信。 - VLAN（虚拟局域网）：
二层交换机和三层交换机可以划分VLAN，以隔离不同网络设备。例如：- VLAN 1： 办公室的电脑网络。
- VLAN 2： 财务部门的专用网络。
- VLAN 3： 研发的专用网络。
8. 总结对比表
| 特性 | 路由器 | 二层交换机 | 三层交换机 |
|---|---|---|---|
| 工作层级 | 网络层（第三层） | 数据链路层（第二层） | 数据链路层（第二层）+ 网络层（第三层） |
| 功能 | 不同网络间通信、选择最佳路径 | 局域网内设备通信 | 局域网内跨VLAN通信和简单路由功能 |
| 转发依据 | IP地址 | MAC地址 | MAC地址（第二层）+ IP地址（第三层） |
| 应用场景 | 内网与外网连接，网络间互连 | 局域网内设备高速通信 | 企业内部VLAN间通信，简单路由 |
| 性能 | 较低，基于软件 | 高，基于硬件 | 很高，基于硬件 |
| 典型端口 | WAN、LAN端口 | 多个LAN端口 | 多个LAN端口 |
实际网络中，这三种设备通常配合使用：
- 路由器 用于实现局域网与广域网的连接（如互联网接入）。
- 二层交换机 提供局域网内的高速互联。
- 三层交换机 在企业网络中实现跨VLAN通信和简单路由，减少对路由器的依赖。
